磁致伸缩位移传感器误差分析

辊压机工作环境常常存在较大的温度变化以及强烈的电磁干扰。其中磁致伸缩位移传感器在实际使用过程中,经常会由于受到外界环境干扰而产生较大的测量误差,根据实际使用经验,外界环境干扰主要是使用环境温度的变化以及电磁干扰的影响。

温度对传感器内部晶振的影响

根据磁致伸缩位移传感器的工作原理,测量时的激励脉冲与返回脉冲的时间决定了磁环的位置,所以,时钟晶振能有效影响传感器的稳定性和测量的精度。但是晶振会由于被测位移温度发生较大变化而产生温度漂移,从而对传感器测量造成误差影响,这种晶振的温度漂移可以用温度漂系数来表示:

Ntm = kNtb

式中:Ntm表示在温度t下测量的脉冲数;Ntb表示在标定温度下的脉冲数; k表示晶振的温度漂移系数。

温度对回波速率的影响

实际上,磁致伸缩位移传感器就是用时间数值的变化来代替位移值的变化,磁致扭转弹性波的回速率vb可以表示为:

vb = / Gbb

式中: ρb为波导丝的密度; Gb为波导丝的弹性模量。

经过分析得出,波导材料的密度、应力、弹性 模量等参数均对回波速率有影响,一旦温度产生变化,这些参数也会发生显著的变化。所以,只有在恒温或温度变化不大的测量场合,才能使用上述回波速率公式。

外界电磁干扰对传感器测量精度的影响

在当今电子技术高速发展的情况下,凭借着极好的控制性能、驱动能力以及节能特性等优势,变频器被广泛应用于工业控制方面。变频器很容易被外界电器影响,因为其核心是许多不同的电子元件和芯片。因此,要防止变频器在实际使用过程中受到外界电气的干扰。同时,由于变频器的输入电压、电流以及输出的电压、电流也会掺杂各种各样的谐波而造成污染,所以,也要防止变频器干扰其他设备,这也等同于人们所说的简称EMC的电磁兼容。

在使用变频器时,变频器会通过辐射、电磁耦合、传导、边传导边辐射和二次辐射等方式干扰周边的设备,给外界带来强大的干扰,成为干扰源。下图所示为变频器的主要干扰途径。 由上图可知,变频器会产生强烈的辐射,影响其周围的无线电接收设备接收信号,同时,变频器产生的传导干扰会对其周边的敏感电子设备和变频器驱动的电机产生影响,并使后者产生电磁噪声,也使电机的铁损以及铜损进一步增加,传感器也会 被干扰电波的磁耦合干扰。下图所示为防御变频器干扰的途径。 在变频器的输入端通常会安装根据变频器频域特性而设计好的变频器专用输入端滤波器来解决由 于变频器运行而对电网系统以及其他敏感电子设备 产生的干扰,这种输入端滤波器具有优良的共模和差模抑制能力,因此,可以有效抑制变频器产生的传导干扰,减少电磁干扰和谐波污染带来的影响,从而使测量系统达到EMC要求。由于变频器在运行时对输出端的电动机等负载也会产生干扰,为了能够减小这种辐射干扰,在变频器的输出端也专门安装了用来针对这种干扰的变频器专用输出端滤波器。